Yra trys pagrindiniai tipailičio jonų baterijos(ličio jonų): cilindriniai elementai, prizminiai elementai ir maišeliniai elementai. Elektromobilių pramonėje perspektyviausi pokyčiai susiję su cilindriniais ir prizminiais elementais. Nors pastaraisiais metais cilindrinių akumuliatorių formatas buvo populiariausias, keli veiksniai rodo, kad prizminiai elementai gali perimti populiarumą.

Kas yraPrizminės ląstelės

Aprizminė ląstelėyra elementas, kurio cheminė sudėtis yra apgaubta standžiu korpusu. Stačiakampė jo forma leidžia efektyviai sukrauti kelis įrenginius į akumuliatoriaus modulį. Yra dviejų tipų prizminiai elementai: korpuso viduje esantys elektrodų lakštai (anodas, separatorius, katodas) yra arba sukrauti, arba susukti ir suploti.

Esant tokiam pačiam tūriui, sukrautos prizminės ląstelės gali vienu metu išskirti daugiau energijos, todėl pasižymi geresniu našumu, o suplokštintos prizminės ląstelės turi daugiau energijos, todėl yra patvaresnės.

Prizminiai elementai daugiausia naudojami energijos kaupimo sistemose ir elektrinėse transporto priemonėse. Dėl didesnio dydžio jie netinka mažesniems įrenginiams, pavyzdžiui, elektriniams dviračiams ir mobiliesiems telefonams. Todėl jie labiau tinka energiją eikvojančioms reikmėms.

Kas yra cilindrinės ląstelės

Acilindrinė ląstelėyra elementas, uždarytas standžiame cilindriniame korpuse. Cilindriniai elementai yra maži ir apvalūs, todėl juos galima sudėti į įvairaus dydžio įrenginius. Skirtingai nuo kitų baterijų formatų, jų forma apsaugo nuo brinkimo – nepageidaujamo reiškinio baterijose, kai korpuse kaupiasi dujos.

Cilindriniai elementai pirmą kartą buvo panaudoti nešiojamuosiuose kompiuteriuose, kuriuose buvo nuo trijų iki devynių elementų. Vėliau jie išpopuliarėjo, kai „Tesla“ juos panaudojo savo pirmosiose elektromobiliuose („Roadster“ ir „Model S“), kuriuose buvo nuo 6000 iki 9000 elementų.

Cilindriniai elementai taip pat naudojami elektriniuose dviračiuose, medicinos prietaisuose ir palydovuose. Dėl savo formos jie taip pat būtini kosmoso tyrinėjimuose; kitų formatų elementus deformuotų atmosferos slėgis. Pavyzdžiui, paskutinis į Marsą išsiųstas roveris veikia naudodamas cilindrinius elementus. Didelės galios elektriniai lenktyniniai automobiliai „Formulė E“ savo akumuliatoriuose naudoja tas pačias ląsteles kaip ir marsaeigis.

Pagrindiniai prizminių ir cilindrinių ląstelių skirtumai

Prizmines ir cilindrines ląsteles skiria ne tik forma. Kiti svarbūs skirtumai yra jų dydis, elektros jungčių skaičius ir galia.

Dydis

Prizminės ląstelės yra daug didesnės nei cilindrinės, todėl kiekvienoje iš jų yra daugiau energijos. Apytiksliai galima suprasti skirtumą: viena prizminė ląstelė gali turėti tiek pat energijos, kiek 20–100 cilindrinių ląstelių. Mažesnis cilindrinių ląstelių dydis reiškia, kad jas galima naudoti taikymams, kuriems reikia mažiau energijos. Todėl jos naudojamos platesniam pritaikymo spektrui.

Ryšiai

Kadangi prizminiai elementai yra didesni nei cilindriniai, norint pasiekti tą patį energijos kiekį, reikia mažiau elementų. Tai reiškia, kad esant tokiam pačiam tūriui, baterijose, kuriose naudojami prizminiai elementai, yra mažiau elektros jungčių, kurias reikia suvirinti. Tai yra didelis prizminių elementų privalumas, nes yra mažiau gamybos defektų galimybių.

Galia

Cilindriniai elementai gali kaupti mažiau energijos nei prizminiai, tačiau jie turi daugiau galios. Tai reiškia, kad cilindriniai elementai gali iškrauti savo energiją greičiau nei prizminiai elementai. Taip yra todėl, kad jie turi daugiau jungčių per ampervalandę (Ah). Dėl to cilindriniai elementai idealiai tinka didelio našumo taikymams, o prizminiai elementai – energijos vartojimo efektyvumo optimizavimui.

Didelio našumo akumuliatorių pritaikymo pavyzdžiai yra „Formulės E“ lenktyniniai automobiliai ir „Ingenuity“ sraigtasparnis Marse. Abiem atvejais reikalingas ypatingas našumas ekstremaliomis sąlygomis.

Kodėl prizminės ląstelės gali perimti valdžią

Elektromobilių pramonė sparčiai vystosi, ir neaišku, ar vyraus prizminiai, ar cilindriniai elementai. Šiuo metu cilindriniai elementai yra labiau paplitę elektromobilių pramonėje, tačiau yra priežasčių manyti, kad prizminiai elementai populiarės.

Pirma, prizminiai elementai suteikia galimybę sumažinti sąnaudas, sumažinant gamybos etapų skaičių. Jų formatas leidžia gaminti didesnius elementus, o tai sumažina valytinų ir suvirintinų elektros jungčių skaičių.

Prizminės baterijos taip pat yra idealus formatas ličio-geležies fosfato (LFP) chemijai – pigesnių ir prieinamesnių medžiagų mišiniui. Skirtingai nuo kitų cheminių medžiagų, LFP baterijos naudoja išteklius, kurių yra visur planetoje. Joms nereikia retų ir brangių medžiagų, tokių kaip nikelis ir kobaltas, kurios didina kitų tipų elementų kainą.

Yra aiškių signalų, kad atsiranda LFP prizminių elementų. Azijoje elektromobilių gamintojai jau naudoja LiFePO4 baterijas – prizminio formato LFP baterijų tipą. „Tesla“ taip pat pareiškė, kad standartinės klasės automobilių versijose pradėjo naudoti Kinijoje pagamintas prizmines baterijas.

Tačiau LFP chemija turi svarbių trūkumų. Pirma, ji turi mažiau energijos nei kitos šiuo metu naudojamos chemijos, todėl negali būti naudojama didelio našumo transporto priemonėse, tokiose kaip „Formulės 1“ elektromobiliai. Be to, akumuliatorių valdymo sistemoms (BMS) sunku numatyti akumuliatoriaus įkrovos lygį.

Galite peržiūrėti šį vaizdo įrašą, kad sužinotumėte daugiau apieLFPchemija ir kodėl ji populiarėja.